Volcans : on sait observer, constater, mais on ne sait pas prévoir !

Les derniers événements à Hawaii, en Islande, à La Palma et sur l’île de Vulcano confirment notre incapacité à prévoir les éruptions volcaniques. Certes, les nombreux instruments installés sur les volcans signalent des anomalies dans les profondeurs de la Terre, mais la suite est beaucoup plus difficile à prévoir. Lorsque la situation semble devenir une menace pour les populations, on applique le principe de précautions et on évacue les zones potentiellement exposées aux coulées de lave, comme cela vient de se produire à La Palma.

A Hawaii, le Kilauea est truffé d’instruments. Pourtant, la dernière éruption a surpris le personnel de l’observatoire, le HVO. Il suffit de lire le rapport de la veille du réveil du volcan. On peut lire le 28 septembre 2021 que « le volcan Kilauea n’est pas en éruption. Suite à la récente intrusion de magma sous la surface dans la zone au sud de la caldeira de Kilauea, qui a considérablement ralenti le 30 août, les niveaux de sismicité et de déformation du sol dans cette zone sont restés proches de ceux qui ont précédé l’intrusion. D’autres données de surveillance, comme les émissions de dioxyde de soufre et les images des webcams, ne montrent aucun changement significatif. […] Ces observations suggèrent que l’apport de nouveau magma à l’intrusion s’est arrêté. » Le 29 septembre 2021, les géologues du HVO ont aperçu « une lueur dans les images de la webcam du sommet du Kilauea indiquant qu’une éruption avait commencé dans le cratère de l’Halema’uma’u. » Les images de la webcam montraient des fissures à la base du cratère, avec des coulées de lave à la surface du lac de lave qui était actif jusqu’en mai 2021. C’est un peu comme s’ils avaient découvert l’éruption en ouvrant la fenêtre de l’observatoire!
C’est ce qu’on appelle une prévision ratée.

Crédit photo: HVO

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En Islande, cela fait plus de trois semaines que la lave a cessé de s »écouler du Fagradalsfjall et personne n’est capable de dire si l’éruption est réellement terminée. Lorsque la lave a cessé de s’échapper du cratère principal, les sismomètres ont détecté l’apparition d;’événements dans la région de la montagne Keilir, à quelques kilomètres du Fagradalsfjall. S’agissait-il d’une migration du magma? D’une intrusion magmatique? Une nouvelle sortie de lava allait-elle avoir lieu? Impossible de le dire. Les images satellitaires n’ont détecté aucune inflation ou déformation du sol dans la région du Keilir susceptibles d’indiquer une remontée du magma vers la surface. On est donc dans l’attente. Wait and see, comme disent les Anglo-Saxons. Ces derniers jours on observe un déclin de la sismicité, mais là encore; la prévision volcanique est en berne. Par bonheur, aucune zone habitée ne serait vraiment menacée par la lave. C’est bien cela le but de la prévision volcanique: protéger les populations et éviter que des personnes se fassent tuer.

Calme plat sur le Fagradalsfjall (capture écran webcam)

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S’agissant du Cumbre Vieja sur lîle canarienne de La Palma, les signes annonciateurs d’une éruption sont apparus en octobre 2017, soit quatre ans avant son déclenchement. Un essaim sismique avec des événements entre M 1,5 et M 2,7 avait débuté le 7 octobre de cette année-là sous le Cumbre Vieja, avec 68 événements enregistrés sous le volcan. Les autorités ont décidé d’intensifier la surveillance du volcan.

Nouvelle alerte sismique le 10 février 2018, avec des événements plus significatifs que ceux de l’essaim d’octobre 2017. Leur magnitude allait de M 1,6 à M 2,6. Diminution de la profondeur des séismes au cours de l’essaim, ce qui semblait indiquer une ascension du magma vers la surface.

L’éruption a finalement eu lieu le 19 septembre 2021, donc longtemps après la première alerte sismique. Elle a été précédée d’un un essaim sismique qui avait mis les autorités en alerte pour une éventuelle éruption volcanique.

Il s’agit d’une éruption strombolienne, semblables à celles que l’on observe sur l’Etna. Ce sont les coulées de lave qui représentent le principal danger car elles détruisent tout sur leur passage. le risque humain est très faible et la prévision volcanique a donc moins d’importance que sur des volcans comme le Mayon (Philippines) ou le Merapi (Indonésie).

Personne ne sait combien de temps durera l’éruption du Cumbre Vieja (capture écran webcam)

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On observe des signes d’agitation sur l’île éolienne de Vulcano (Sicile). Ces dernières semaines, les panaches fumerolliens dans le cratère de La Fossa se sont intensifiés. les instruments de mesure ont détecté des modifications des paramètres géophysiques et géochimiques et la température des gaz s’est accrue. Aux dernières nouvelles, elle atteignait 340°C. La dernière éruption de ce volcan remonte aux années 1890, donc très récemment d’un point de vue géologique.

Une alerte du même type que celle de 2021 a été observée dans les années 1990. On avait alors observé une forte hausse de la température des gaz, beaucoup plus importante que le pic actuel. L’alerte s’était produite au printemps, à la veille de la saison touristique. Il ne fallait donc pas se rater dans la prévision. A l’époque, certains paramètres comme la sismicité et la déformation du volcan n’avaient rien d’inquiétant. Aucune mesure particulière n’a été conseillé par l’équipe scientifique qui travaillait sur le volcan a cette époque. Par la suite, la température des gaz a baissé et La Fossa di Vulcano a retrouvé son aspect habituel. Un géochimiste de l’Institut des Fluides de Palerme m’avait expliqué qu’un diapir avait probablement provoqué la hausse des températures.

En 2021, la hausse d’activité a lieu en octobre. Il y aura donc peu de touristes à Vulcano dans les prochains mois. Si une crise éruptive devait se produire, l’évacuation de l’île serait relativement aisée.

Comme l’a fort bien dit le géologue Nieves Sánchez, chercheur à l’Institut géologique et minier d’Espagne, « la volcanologie n’est pas une science exacte. Il y a beaucoup de variables que nous ne contrôlons pas et d’autres que nous ne connaissons même pas. Nous en savons de plus en plus et avons de meilleurs instruments, mais même ainsi, il est souvent impossible de connaître le résultat. Nous faisons de la géologie d’urgence. »

Fumerolles à Vulcano (Photo: C. Grandpey)

Prévision éruptive par les variations thermiques d’un volcan // Eruptive prediction through the thermal fluctuations of a volcano

On peut lire sur le site web The Watchers un article intéressant sur une nouvelle méthode imaginée par des scientifiques du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA et de l’Université de l’Alaska (UA) et qui pourrait être utilisée pour essayer de prévoir les éruptions volcaniques.

Les volcanologues s’appuient en général sur des signes avant-coureurs tels que l’augmentation de l’activité sismique, des changements dans les émissions gazeuses et la déformation du sol pour dire qu’un volcan est susceptible d’entrer en éruption. Cependant, la prévision éruptive est difficile car chaque volcan possède un comportement qui lui est propre. La situation est d’autant plus complexe qu’un petit nombre de volcans actifs dans le monde possèdent des systèmes de surveillance dignes de ce nom.

À l’aide de données satellitaires, les scientifiques du JPL et de l’UA ont proposé une nouvelle méthode qui pourrait rendre la prévision volcanique plus fiable. Elle se base sur une augmentation subtile mais significative des émissions de chaleur autour d’un volcan dans les années qui précèdent une éruption. Cela permet de constater qu’un volcan s’est réveillé, souvent bien avant l’apparition des autres signes mentionnés ci-dessus.

L’équipe scientifique a analysé plus de 16 années de données sur le rayonnement thermique capté par les instruments MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) à bord des satellites Terra et Aqua de la NASA sur plusieurs types de volcans qui sont entrés en éruption au cours des 20 dernières années. En dépit du fait que l’on a affaire à différents types de volcans, les résultats sont identiques. Dans les années précédant une éruption, la température de surface émise par la majorité des volcans a augmenté de 1°C par rapport à son état normal. Elle a ensuite diminué après chaque éruption.

Les scientifiques pensent que cette hausse de température peut résulter de l’interaction entre les systèmes hydrothermaux et les réservoirs magmatiques. Lors de l’ascension du magma à l’intérieur de l’édifice volcanique, les gaz se diffusent à la surface et peuvent dégager de la chaleur. De même, ce dégazage peut favoriser la remontée des eaux souterraines et la circulation hydrothermale, ce qui peut faire s’élever la température du sol.

Cette approche pourrait fournir de nouvelles informations sur le comportement des volcans, en particulier si on l’associe à des informations provenant d’autres satellites et  d’autres modèles. Les chercheurs ont découvert que les données thermiques se superposaient aux données semblables de déformation, mais avec un certain décalage dans le temps.

Bien que cette nouvelle méthode de prévision éruptive ne réponde pas à toutes les questions, elle ouvre la porte à de nouvelles approches de télédétection, en particulier pour les volcans isolés ou éloignés, souvent dépourvus de systèmes locaux de surveillance. .

Il faut noter que les mesures InSAR de déformation de la surface du sol permettent également aux observatoires volcanologiques du monde entier d’identifier les volcans les plus susceptibles d’entrer en éruption, ainsi que ceux qui devraient être instrumentés pour des observations plus approfondies.

Référence: « Large-scale thermal unrest of volcanoes for years prior to eruption » – Girona, T., et al. – Nature Geoscience.

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One can read on the website The Watchers an interesting article about a new method that could be used to try and predict volcanic eruptions.

Scientists at NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) and the University of Alaska (UA) have developed a new method that may lead to earlier predictions of volcanic eruptions.

Up to now, volcanologists have referred to warning signs such as an increase in seismic activity, changes in gas emissions, and sudden ground deformation to say that a volcano was likely to erupt in the future. However, forecasting eruptions is difficult because each volcano displays its own behaviour. The situation is all the more complex as a small number of the world’s active volcanoes have monitoring systems in place.

Using satellite data, scientists at JPL and UA came up with a new method that might make volcanic prediction more reliable. It is is based on a subtle but significant increase in heat emissions over large areas of a volcano in the years leading up to its eruption. It allows to see that a volcano has reawakened, often well before any of the other signs have appeared.

The scientific team studied more than 16 years of radiant heat data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers (MODIS) instruments aboard NASA’s Terra and Aqua satellites for several types of volcanoes that erupted in the last 20 years. Despite the differences among the volcanoes, the results were the same. In the years leading up to an eruption, the radiant surface temperature over the majority of the volcanoes increased by 1°C from its normal state. Then, it decreased after each eruption.

Scientists believe that the thermal increase may result from the interaction between hydrothermal systems and magma reservoirs. When magma rises through a volcano, the gases diffuse to the surface and can give off heat. Similarly, this degassing can promote the up-flow of underground water and hydrothermal circulation, which can heat up soil temperature.

The new method may provide more insight into volcano behaviour, especially when combined with information from other satellites and models. The researchers found that the thermal time series very much mimicked the deformation time series but with some time separation.

Although the research does not answer all of the questions, it opens the door to new remote sensing approaches, especially for distant volcanoes which are devoid of local monitoring systems.

The InSAR ground-surface deformation measurements also help allow volcano observatories around the world to identify which volcanoes are most probably to erupt, as well as which should be instrumented for closer observations.

Reference : « Large-scale thermal unrest of volcanoes for years prior to eruption » – Girona, T., et al. – Nature Geoscience.

Image thermique du Parc National de Yellowstone (délimité en rouge). A gauche l’image du Parc en couleurs réelles. A droite l’image thermique avec les températures les plus élevées en blanc. (Source :  Goddard Space Flight Center de la NASA).

Yellowstone ne sera pas forcément le volcan le plus facile pour la détection des variations thermiques.

Islande : la prévision volcanique a du plomb dans l’aile ! // Iceland : volcanic prediction is in a bad way !

J’ai à l’esprit les paroles du regretté François Le Guern qui avait l’habitude de commencer ses conférences en disant: «Je ne sais pas, nous ne savons pas prévoir une éruption volcanique.» C’est ce que sont en train de se dire les volcanologues islandais en observant la situation actuelle sur la Péninsule de Reykjanes.

Aujourd’hui, il semble que la probabilité d’une éruption dans les prochaines heures soit en train de s’éloigner. Hier, le Met Office islandais avait imaginé cinq scénarios possibles (voir la note sur mon blog), dont l’un était une éruption qui ne menacerait pas les zones habitées ou le trafic aérien.

Au total, plus de 20 000 séismes ont été enregistrés depuis le début de l’essaim il y a une dizaine de jours. Aucun épisode de tremor n’est actuellement détecté mais l’activité sismique reste intense.

Après avoir analysé les dernières données, les volcanologues islandais estiment que rien n’indique qu’une éruption se produira dans les prochaines heures. Les images satellite InSAR sur la période du 25 février au 3 mars montrent la formation d’un dyke dans la zone située entre Fagradalsfjall et Keilir, mais le magma ne semble pas se déplacer.

Les données GPS confirment les données satellitaires et montrent un mouvement relativement constant du sol, qui semble toutefois avoir ralenti au cours des derniers jours. Les données GPS et les images InSAR indiquent qu’il n’y a pas eu d’augmentation significative du mouvement du magma pendant l’activité sismique du 3 mars.

Páll Einarsson, géophysicien islandais bien connu, a déclaré: «Cette série d’événements nous surprend chaque jour.» Il a ajouté qu’il n’y a aucun moyen de prévoir comment les choses vont évoluer, et les scientifiques sont toujours perplexes sur l’évolution de la situation suite à l’épisode de tremor.

Un nouveau modèle de prévision des coulées de lave, élaboré par des scientifiques de l’Université d’Islande, propose quatre sites éruptifs potentiels sur la péninsule, en sachant que ces quatre sites ne sauraient être le siège d’éruptions simultanées. Ces quatre zones sont la colline de Sýlingafell, située juste au nord de la ville de Grindavík, la vallée de Móhálsadalur, située juste à l’ouest du lac Kleifarvatn, Fagradalsfjall et ses environs, et la fissure de Hauksvörðugjá, située à l’ouest de Grindavík. Leur prévision ne se limite plus à la zone située entre les montagnes Keilir et Fagradalsfjall car l’activité sismique n’est plus concentrée uniquement dans cette zone.

Source: Iceland Review et Iceland Monitor.

En lisant la presse islandaise, on se rend compte que l’analyse de la situation repose sur les seuls scientifiques. Aucune allusion n’est faite au Huldufólk, le « peuple caché », au monde des elfes qui ont pourtant une grande importance dans la vie des Islandais. Et si c’était ce petit peuple qui, pour se venger de quelque comportement des scientifiques, s’amusait maintenant à leur mettre des bâtons dans les roues… ?

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 I have in mind the words of the late François Le Guern who used to start his conferences saying “I can’t, we can’t predict a volcanic eruption.” This is what Icelandic volcanilogists say when they observe the current situation on the Reykjanes Peninsula.

Today, it seems the likelihood of an eruption in the next few hours has diminished. Yesterday, the Icelandic Met Office had imagined five possible scenarios (see the post on this blog ), one of which was an eruption that would not threaten inhabited areas or air traffic.

Overall, more than 20,000 earthquakes have occurred since the earthquake swarm started about ten days ago. No tremor pulse is currently detected but there is still significant seismic unrest.

After reviewing new data, Icelandic experts estimate that there is no indication an eruption will occur in the next few hours. InSAR satellite images over the period of February 25th -March 3rd still show signs that a magma dyke is forming in the area between Fagradalsfjall and Keilir, without showing a considerable increase in the movement of magma accompanying the tremor pulse.

GPS data also support that theory, showing a relatively constant movement, although it seems to have slowed down in the past few days. The GPS data and the InSAR images indicate that there has not been a significant increase in magma movement during the seismic activity of March 3rd.

Páll Einarsson, a popular Icelandic geophysicist, said:  “This series of events surprises us every day.” He added there was no way to predict how things will develop, and scientists are still puzzled over what happened after the tremor pulse registered.

A new lava flow prediction model, created by scientists at the University of Iceland, assumes four potential locations of eruptions on the peninsula. They stress there is no chance all four would erupt simultaneously. These four areas are Sýlingafell hill, located just north of the town of Grindavík, Móhálsadalur valley, located just west of Kleifarvatn lake, Fagradalsfjall and vicinity, and Hauksvörðugjá fissure, located west of Grindavík. The reason their prediction is no longer limited to the area between Keilir and Fagradalsfjall mountains is that the seismic activity is no longer limited to that area.

Source: Iceland Review & Iceland Monitor.

Reading the Icelandic press, one realizes that the analysis of the situation rests on scientists alone. No allusion is made to the « hidden people », to the world of elves which are of great importance in the lives of Icelanders. What if it was these little people who, in revenge for some behaviour of scientists, now amused themselves by putting a spade in their wheels …?

Prévision de coulées de lave (zones claires) par l’Université d’Islande

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) : Pètera ou pètera pas ?

Comme à son habitude, le Piton de la Fournaise est en train de rappeler son humeur fantasque qui rend très difficile toute prévision éruptive.

Après un sursaut d’orgueil avec deux crises significatives, l’activité sismique superficielle a fortement ralenti ces derniers jours et, par la même occasion, calmé l’ardeur des « fous furieux du volcan » !

L’optimisme des volcanophiles – locaux et autres – était pourtant au plus haut à la fin de l’année 2019 quand l’Observatoire a annoncé une reprise de l’inflation du volcan. L’espoir d’une éruption était d’autant plus fort que ce gonflement de la zone sommitale s’est accompagné début janvier d’une reprise de la sismicité, avec une mini crise sismique le 8 janvier 2020.

Et puis patatras ! Le Piton a décidé de retomber dans une léthargie qui n’a pas surpris l’OVPF: « Cette diminution est couramment observée suite aux crises sismiques, qui relâchent pour un temps l’état de contrainte du milieu.»

Le 12 janvier, une nouvelle crise, avec une quarantaine de séismes en sept minutes, a fait renaître l’espoir d’une prochaine éruption. Les scientifiques de l’OVPF étaient persuadés que l’éruption pressentie allait démarrer. Eh bien non ! Mauvaise prévision ! Il a bien fallu reconnaître qu’« aucune déformation rapide de la surface du sol n’avait été enregistrée, ce qui montrait que le magma n’avait pas quitté le réservoir magmatique superficiel.»

Depuis les 17 et 18 janvier 2020, la sismicité associée à la recharge de ce réservoir à environ deux kilomètres sous le sommet du Piton de la Fournaise, a marqué le pas, ainsi que l’inflation sommitale. .

Parallèlement, l’OVPF enregistre une reprise de la sismicité à environ 1500 mètres sous le niveau de la mer, ce qui semble trahir un nouvel épisode de réalimentation profonde. Ce phénomène entraîne mécaniquement l’inflation d’une zone beaucoup plus vaste de la partie haute du massif du volcan.

A ce jour, beaucoup de questions restent sans réponse. Par exemple, il est impossible de dire si la probabilité d’une éruption à court terme est à écarter. Aline Peltier, directrice de l’OVPF fait remarquer que « ça peut repartir très vite.» Les derniers bulletins de l’Observatoire précisent toutefois avec grande prudence que « le processus de recharge du réservoir superficiel peut durer plusieurs jours à plusieurs semaines avant que le toit du réservoir ne se fragilise et ne se rompt, donnant ainsi lieu à une injection de magma vers la surface et à une éruption. Le processus peut également s’arrêter sans donner lieu à brève échéance à une éruption ». Une prévision de Normand à la Réunion !

Mes amis réunionnais dont la gourmandise éruptive est sans limite devront faire preuve d’un peu de patience…

Sources : OVPF, Journal de l’Ile.

Photo: C. Grandpey